TY - THES

T1 - Resilienz von Straßentunneln - Bedrohungen, Ausfallszenarien und verkehrliche Auswirkungen

AU - Klampfer, Bernhard

N1 - gesperrt bis 11-11-2020

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Aufgrund der großen Bedeutung der Verkehrsinfrastrukturen für die Gesellschaft sowie Wirtschaft bestehen sehr hohe Erwartungen an die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Straßenverkehrsnetzes, gleichzeitig jedoch werden Eigentümer und Betreiber vor immer größere, zum Teil neuartige Herausforderungen gestellt. Tunnel bilden hier aufgrund ihres unmittelbaren Einflusses auf die Leistungsfähigkeit der Netze besonders kritische Systeme, der Ausfall einzelner Bauwerke führt häufig zu erheblichen verkehrlichen Beeinträchtigungen, nicht bloß auf lokaler, sondern auch auf regionaler Ebene. Übergeordnete Ziele sind daher die Aufrechterhaltung der Funktionalität und rasche Rückkehr zum Normalbetrieb von Straßentunneln nach disruptiven Ereignissen – zwei Kernelemente der Resilienz, die einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt. Die Basis stellen eine statistische Auswertung bestehender Straßentunnel im deutschen Bundesfernstraßennetz zur Bildung repräsentativer Tunneltypen sowie die Identifikation relevanter Bedrohungen unter Anwendung des All-Hazard-Ansatzes dar. Mithilfe dieser Grundlagen werden zum einen plausible Schadensszenarien definiert, welche sowohl bauliche, als auch betriebstechnische Aspekte berücksichtigen. Zum anderen erfolgt die Entwicklung verkehrlicher Betriebsszenarien, vom Normalbetrieb, über verschiedene eingeschränkte Szenarien, wie Fahrstreifensperren, Geschwindigkeitsreduktionen oder teilweisen Fahrverboten, bis hin zur Vollsperrung. Die Verknüpfung dieser beiden Elemente, die Schadensszenarien und verkehrlichen Betriebsszenarien, wird über die Definition minimaler Betriebsbedingungen erreicht. Diese werden in Abhängigkeit eines ausreichenden Niveaus der Personensicherheit definiert und sind während der Rückkehr zum ursprünglichen Zustand nach disruptiven Ereignissen maßgebend, einer Phase, die bei bestehenden klassischen Ansätzen keine Berücksichtigung findet. Um diesen integralen Bestandteil einer holistischen Betrachtung im Sinne der Resilienz zu erarbeiten, kommen qualitative und quantitative Methoden der Risikobewertung zur Anwendung. Da neben der Sicherheitsbetrachtung vor allem die Verfügbarkeit der Tunnel und folglich ganzer Straßennetze im Vordergrund steht, werden die verkehrlichen Auswirkungen in Form von Kapazitätsverlusten aufgrund einzelner Betriebsszenarien mittels mikroskopischer Verkehrssimulationen näher untersucht. So kann unter Erfüllung der Anforderungen an die Personensicherheit mit der Wahl bestmöglicher Betriebsszenarien die Verfügbarkeit im Falle des Eintretens disruptiver Ereignisse und damit die Resilienz der Straßentunnel effizient gesteigert werden. Zuletzt werden Resilienzmaßnahmen aufgezeigt und kategorisiert, die über die Vorgaben bestehender Regelwerke hinausgehen und die Resilienz weiter erhöhen. Dabei wird ein Ausblick angestellt, wie die Bewertung der Wirksamkeit und deren praxistaugliche Umsetzung erfolgen kann.

AB - Aufgrund der großen Bedeutung der Verkehrsinfrastrukturen für die Gesellschaft sowie Wirtschaft bestehen sehr hohe Erwartungen an die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Straßenverkehrsnetzes, gleichzeitig jedoch werden Eigentümer und Betreiber vor immer größere, zum Teil neuartige Herausforderungen gestellt. Tunnel bilden hier aufgrund ihres unmittelbaren Einflusses auf die Leistungsfähigkeit der Netze besonders kritische Systeme, der Ausfall einzelner Bauwerke führt häufig zu erheblichen verkehrlichen Beeinträchtigungen, nicht bloß auf lokaler, sondern auch auf regionaler Ebene. Übergeordnete Ziele sind daher die Aufrechterhaltung der Funktionalität und rasche Rückkehr zum Normalbetrieb von Straßentunneln nach disruptiven Ereignissen – zwei Kernelemente der Resilienz, die einen ganzheitlichen Ansatz verfolgt. Die Basis stellen eine statistische Auswertung bestehender Straßentunnel im deutschen Bundesfernstraßennetz zur Bildung repräsentativer Tunneltypen sowie die Identifikation relevanter Bedrohungen unter Anwendung des All-Hazard-Ansatzes dar. Mithilfe dieser Grundlagen werden zum einen plausible Schadensszenarien definiert, welche sowohl bauliche, als auch betriebstechnische Aspekte berücksichtigen. Zum anderen erfolgt die Entwicklung verkehrlicher Betriebsszenarien, vom Normalbetrieb, über verschiedene eingeschränkte Szenarien, wie Fahrstreifensperren, Geschwindigkeitsreduktionen oder teilweisen Fahrverboten, bis hin zur Vollsperrung. Die Verknüpfung dieser beiden Elemente, die Schadensszenarien und verkehrlichen Betriebsszenarien, wird über die Definition minimaler Betriebsbedingungen erreicht. Diese werden in Abhängigkeit eines ausreichenden Niveaus der Personensicherheit definiert und sind während der Rückkehr zum ursprünglichen Zustand nach disruptiven Ereignissen maßgebend, einer Phase, die bei bestehenden klassischen Ansätzen keine Berücksichtigung findet. Um diesen integralen Bestandteil einer holistischen Betrachtung im Sinne der Resilienz zu erarbeiten, kommen qualitative und quantitative Methoden der Risikobewertung zur Anwendung. Da neben der Sicherheitsbetrachtung vor allem die Verfügbarkeit der Tunnel und folglich ganzer Straßennetze im Vordergrund steht, werden die verkehrlichen Auswirkungen in Form von Kapazitätsverlusten aufgrund einzelner Betriebsszenarien mittels mikroskopischer Verkehrssimulationen näher untersucht. So kann unter Erfüllung der Anforderungen an die Personensicherheit mit der Wahl bestmöglicher Betriebsszenarien die Verfügbarkeit im Falle des Eintretens disruptiver Ereignisse und damit die Resilienz der Straßentunnel effizient gesteigert werden. Zuletzt werden Resilienzmaßnahmen aufgezeigt und kategorisiert, die über die Vorgaben bestehender Regelwerke hinausgehen und die Resilienz weiter erhöhen. Dabei wird ein Ausblick angestellt, wie die Bewertung der Wirksamkeit und deren praxistaugliche Umsetzung erfolgen kann.

KW - resilience

KW - risk assessment

KW - tunnel safety

KW - traffic simulation

KW - Resilienz

KW - Risikobewertung

KW - Tunnelsicherheit

KW - Verkehrssimulation

M3 - Masterarbeit

ER -